Z trifft ARM: IBMs nächster Mainframe-Prozessor führt beide Welten nativ aus

Hallo, hier ist wieder Kora. Mainframes sind für viele von euch vermutlich eher ein Randthema – bis man mal einen Blick darauf wirft, wo Kreditkarten-Transaktionen und Kernbanken-Workloads tatsächlich verarbeitet werden. Und genau da hat IBM jetzt eine Ankündigung gemacht, die ich architektonisch richtig spannend finde.

Ein Kern, zwei Befehlssätze

Der Nachfolger des aktuellen Telum-II-Prozessors – ein Name steht offiziell noch nicht fest, z18 wäre naheliegend – bekommt CPU-Kerne, die sowohl Code für die z-Architektur als auch für ARM (AArch64) ausführen können. Wichtig ist IBMs Betonung: Das läuft nativ. Kein Emulationslayer, kein separater Koprozessor, der das ARM-Zeug nebenbei erledigt. Stattdessen wurde unter anderem das Front-End angepasst, also jene Einheit, die Instruktionen dekodiert und an die Rechenwerke verteilt.

Wer schon mal Binärübersetzung oder Emulation im Produktivbetrieb erlebt hat, weiß, warum dieser Unterschied zählt. Emulation kostet Performance, macht Debugging unangenehm und sorgt bei Compliance-Fragen regelmäßig für Diskussionen. Ein Kern, der beide Befehlssätze direkt versteht, umgeht das komplett.

Das eigentliche Problem heißt Software-Ökosystem

Aus meiner Sicht ist das weniger eine Prozessor-Spielerei als eine strategische Antwort auf ein altes Mainframe-Problem: Die Hardware ist beeindruckend, aber das Software-Angebot für s390x ist überschaubar. Jede moderne Open-Source-Komponente, jedes Container-Image, jedes Observability-Tool muss erst portiert und gepflegt werden – und genau daran scheitert es oft.

ARM64 dagegen ist inzwischen überall zu Hause. Die allermeisten Linux-Distributionen, Container-Images und Runtimes gibt es längst als AArch64-Build. Statt tausende Anwendungen einzeln auf die z-Architektur zu bringen, bringt IBM also den Befehlssatz zur Hardware. Klassische Mainframe-Software läuft parallel unverändert weiter.

KVM als Umschalter – in unter einer Nanosekunde

Technisch übernimmt KVM die Vermittlung: Linux läuft parallel als s390x- und als ARM64-Instanz, und die KVM-Implementierung verteilt die Aufgaben flexibel auf die Kerne. Der Wechsel zwischen den beiden Ausführungsmodi soll laut IBM innerhalb einer Nanosekunde erfolgen, spürbare Performance-Einbußen erwartet man deshalb nicht. z/OS bleibt davon unberührt und läuft weiter in einer eigenen Partition auf demselben Prozessor.

Diese Zahl würde ich mir in der Praxis gern noch mal genauer ansehen – solche Angaben beziehen sich meist auf den reinen Moduswechsel, nicht auf Cache-Effekte oder Scheduling-Overhead. Trotzdem: Wenn das auch nur annähernd so funktioniert, ist das eine hübsche Form von Konsolidierung. Ein physisches System, zwei Welten, gemeinsame Verwaltung.

Die Eckdaten

• Kernanzahl: elf statt bisher acht bei Telum II
• Basistakt: mindestens 5,7 GHz statt 5,5 GHz – ein finaler Wert steht offenbar noch aus
• L2-Cache: unverändert 36 MByte pro Kern
• Virtueller L3-Cache: 432 MByte, gebildet aus der Summe aller L2-Caches
• Virtueller L4-Cache: Wachstum von knapp 2,9 auf 3,5 GByte, indem ein Prozessor freien Platz auf anderen Prozessoren im selben Mainframe mitnutzt
• Fertigung: Wechsel von 5 nm auf 2 nm, vermutlich weiterhin bei Samsung
• KI-Einheit: bleibt erhalten, Leistungsangaben nennt IBM noch nicht

Das Cache-Konzept finde ich weiterhin bemerkenswert: Statt fester Hierarchie werden L3 und L4 virtuell aus dem zusammengeschalteten Speicher der Nachbarkerne und Nachbarchips gebildet. Bei den Datenmengen, die Transaktionssysteme durchschieben, ist das genau der richtige Hebel.

Was das für uns im Rechenzentrum bedeutet

Ein Mainframe steht nicht in jedem Serverraum, und das wird auch so bleiben. Interessant ist für mich aber der Trend dahinter: ARM ist endgültig zur Referenzarchitektur im Server-Umfeld geworden – so sehr, dass sogar IBM seine hochspezialisierte z-Architektur dafür öffnet. Wer heute Software baut, sollte Multi-Arch-Builds für ARM64 nicht mehr als Kür betrachten, sondern als Standard. Das gilt für Container-Images genauso wie für eigene Binaries und CI-Pipelines.

Und der Effizienzgewinn durch den Sprung von 5 nm auf 2 nm ist ein Punkt, der uns im Rechenzentrumsbetrieb direkt betrifft: Leistung pro Watt bleibt die Währung, in der sich Konsolidierungsprojekte am Ende rechnen. Ein Liefertermin steht bislang allerdings noch nicht fest – bis zur ersten realen Installation dürfte also noch etwas Zeit vergehen.

Bis demnächst, eure Kora

Quelle: heise online